Confronto sperimentale delle prestazioni tra campi fissi e sottocampi a singolo asse in un grande impianto fotovoltaico all'aperto

Perché questo studio sul solare è importante

Man mano che sempre più Paesi si rivolgono al sole per alimentare case e città, una domanda fondamentale diventa cruciale: come disporre i pannelli solari nel mondo reale per estrarre la massima quantità di elettricità? Questo studio affronta la questione in un grande impianto solare desertico in Algeria, confrontando pannelli fissi con pannelli che seguono lentamente il sole. I risultati aiutano a progettare parchi solari migliori in regioni calde e soleggiate, dove ogni percentuale di energia aggiuntiva conta.

Una centrale nel deserto come laboratorio reale

La ricerca si svolge in un impianto solare da 1,1 megawatt vicino a Ghardaïa, ai margini del Sahara. Qui la radiazione solare è intensa ma le condizioni sono severe: in estate le temperature dell'aria possono avvicinarsi ai 50 °C, il vento trasporta sabbia fine e l'umidità varia da pomeriggi molto secchi a mattine umide. All'interno dell'impianto il team si è concentrato su quattro sottocampi di circa 100 kilowatt ciascuno, inclinati di 30 gradi e rivolti a sud. Due sottocampi utilizzavano pannelli in silicio monocristallino e due in silicio policristallino. Per ciascun materiale, un sottocampo era montato su strutture fisse e l'altro su inseguitori a singolo asse che ruotano est-ovest per seguire il sole.

Osservare il sole e i pannelli attraverso le stagioni

Invece di fare affidamento solo su simulazioni, i ricercatori hanno misurato ciò che accadeva effettivamente sul campo. In quattro giorni del 2016 — uno in inverno, primavera, estate e autunno — hanno registrato la potenza erogata da ogni sottocampo ogni quattro minuti dall'alba al tramonto. Allo stesso tempo, una stazione meteorologica sul tetto della sala di controllo ha tracciato luminosità solare, temperatura dell'aria, temperatura dei pannelli, velocità del vento e umidità. Il team ha anche testato un noto modello matematico della radiazione solare su superfici inclinate, verificando se potesse prevedere accuratamente l'energia solare incidente utilizzando dati geografici e atmosferici locali. Le previsioni del modello hanno corrisposto strettamente alle misure, specialmente in estate e autunno, confermando che può stimare in modo affidabile la radiazione disponibile in questa regione quando non sono presenti sensori dedicati.

Pannelli fissi contro pannelli con inseguimento solare

Le curve di potenza hanno rivelato il comportamento dei diversi allestimenti durante una giornata tipica. In una luminosa giornata primaverile, il campo fisso monocristallino ha raggiunto brevemente la potenza di picco più alta — circa 96 kilowatt — leggermente più del suo gemello con inseguimento, perché le condizioni a mezzogiorno favorivano la sua orientazione esatta. Ma considerando l'intera giornata piuttosto che il singolo momento di picco, il quadro cambia. In tutte e quattro le stagioni, i sistemi con inseguitori hanno prodotto una potenza media e un'energia giornaliera totale maggiori rispetto ai sistemi fissi. In estate, il sottocampo monocristallino a singolo asse ha fornito circa il 19% di potenza media in più rispetto al corrispondente fisso, e il campo policristallino con inseguimento ha guadagnato circa il 21% rispetto al suo gemello fisso. L'energia giornaliera ha seguito lo stesso schema: nel giorno di prova di luglio i campi con inseguimento hanno raggiunto circa 788 e 715 kilowatt‑ora, superando nettamente i campi fissi, rimasti sotto 640 e 560 kilowatt‑ora.

Come il meteo plasma le prestazioni solari

Poiché ogni lettura era correlata ai dati meteorologici, lo studio ha potuto distinguere come la natura favorisca o ostacoli l'impianto. Una radiazione più intensa ha naturalmente aumentato la potenza, e i campi con inseguimento hanno catturato più energia mantenendo le loro superfici meglio allineate con il sole durante la giornata, soprattutto al mattino e verso il tardo pomeriggio. Le temperature, spesso motivo di preoccupazione per i progettisti solari, sono rimaste abbastanza vicine all'intervallo preferito dai pannelli, per cui le perdite di efficienza sono state modeste; nella giornata estiva più calda, temperature elevate e forte insolazione insieme hanno comunque coinciso con i maggiori guadagni di potenza per i sistemi con inseguimento. Il vento si è rivelato un alleato discreto: le brezze hanno raffreddato i pannelli e talvolta rimosso la polvere, migliorando la produzione, mentre alta umidità e nubi in inverno e autunno hanno ridotto le prestazioni oscurando la luce e favorendo la condensazione sulle superfici dei pannelli.

Mettere numeri al vantaggio dell'inseguimento

Per rendere il confronto chiaro, i ricercatori hanno calcolato una “percentuale di aumento” che mostra quanta potenza media in più i campi con inseguimento hanno prodotto rispetto ai campi fissi dello stesso tipo di pannello. Anche nei giorni di prova meno favorevoli in inverno e autunno, l'inseguimento a singolo asse ha aumentato la produzione dei pannelli monocristallini di circa il 3–9% e quella dei pannelli policristallini di circa il 12%. Nei test più soleggiati di primavera ed estate, i guadagni hanno raggiunto circa il 10–19% per i pannelli monocristallini e il 20–21% per quelli policristallini. Complessivamente, il campo policristallino con inseguimento ha mostrato incrementi percentuali leggermente maggiori, mentre il campo monocristallino con inseguimento ha fornito la massima energia giornaliera assoluta.

Cosa significa per i futuri parchi solari

Per chi riflette sul futuro dell'energia pulita, la conclusione è semplice: in deserti caldi e soleggiati come il sud dell'Algeria, montare i pannelli su semplici sistemi di inseguimento est‑ovest può aumentare in modo significativo l'elettricità prodotta dalla stessa capacità installata. Lo studio mostra che questi inseguitori non solo livellano la produzione nell'arco della giornata, ma rispondono anche bene ai modelli meteorologici locali, sfruttando meglio il sole forte estivo e le brezze rinfrescanti. Gli autori concludono che l'inseguimento a singolo asse — specialmente con robusti pannelli policristallini — rappresenta un'opzione valida per grandi parchi solari in climi sahariani, e che modelli affidabili dell'irradiazione possono aiutare a progettare tali sistemi anche dove le misure dettagliate scarseggiano.

Citazione: Abderraouf, B., Lakhdar, L.M., Abdelkader, B. et al. Experimental performance comparison of fixed and single-axis subfields in a large-scale outdoor photovoltaic power plant. Sci Rep 16, 12293 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41570-8

Parole chiave: inseguimento solare, impianto fotovoltaico, energia solare nel deserto, pannelli monocristallini e policristallini, modellizzazione dell'irradiazione solare